即时制氢系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种即时制氢系统，包括醇水供应装置、反应模块，所述反应模块包括按照反应物料流向依次设置并连接的汽化器、重整器和氢气分离器，所述氢气分离器设有氢气出口和尾气出口，所述醇水供应装置的醇水出口连接所述汽化器的进液口，还包括用于为所述反应模块加热的燃烧加热装置；所述反应模块的物料流道连接有两个燃料管道，两个所述燃料管道的进口分别连接所述反应模块的物料流道的不同位置，两个所述燃料管道的出口均连接所述燃烧加热装置的燃料进口，两个所述燃料管道上分别设置有控制器件，从而形成两个循环加热体系。本实用新型专利技术能够实现反应模块的快速升温，降低或摆脱对制氢系统外部能源的依赖，缩短冷启动时间，并提高系统热效率。并提高系统热效率。并提高系统热效率。

【技术实现步骤摘要】
即时制氢系统


[0001]本技术涉及甲醇制氢
，具体涉及一种即时制氢系统。

技术介绍

[0002]氢能是一种清洁可再生的二次能源，但当前受限于氢气的存储运输难题，氢气的利用并不广泛。科技界认为，由于甲醇是富含氢气的载体并且易于储存运输，甲醇与水重整即时制氢是一种将甲醇转化为氢能加以利用的方式。甲醇水重整制氢的技术核心一般包括汽化、催化裂解和氢气分离等几个步骤。目前已经有一些试验性项目在进行研究，但整个样机系统体积庞大、冷启动慢、效率低，远不能满足使用要求。其中，整个系统冷启动慢的主要原因在于，由于整个反应过程需要在较高的温度下进行，因此初期将整个系统的温度升高到设计温度，需要消耗较多热量。公布号为CN111056533A的专利文献公开了一种快速启动的甲醇水重整制氢系统及方法，通过将甲醇水储存容器中的甲醇水原料经管道送至启动器的甲醇水定量汽化器，在电加热器的作用下加热汽化，然后进入重整器重整反应，再进入纯化器进行氢气分离，氢气通过热交换器对低温醇水进行加热回收余热，含氢余气则通入燃烧室作为燃料燃烧，为整个重整器进行加热。这种制氢系统的冷启动阶段极大地依赖于电加热器的加热效率，因此整个系统功率难以做大，并且启动阶段还需要消耗外部电能。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本技术提供了一种即时制氢系统，通过将反应模块物料流道上的部分可燃气体引出至燃烧加热装置，实现循环加热，能量叠加，能够实现反应模块的快速升温，降低或摆脱对制氢系统外部能源的依赖，并提高系统热效率。
[0004]为实现上述目的，本技术技术方案如下：
[0005]一种即时制氢系统，包括醇水供应装置、反应模块，所述反应模块包括按照反应物料流向依次设置并连接的汽化器、重整器和氢气分离器，所述氢气分离器设有氢气出口和尾气出口，所述醇水供应装置的醇水出口连接所述汽化器的进液口，其关键在于，
[0006]还包括用于为所述反应模块加热的燃烧加热装置；
[0007]所述反应模块的物料流道连接有两个燃料管道，两个所述燃料管道的进口分别连接所述反应模块的物料流道的不同位置，两个所述燃料管道的出口均连接所述燃烧加热装置的燃料进口，两个所述燃料管道上分别设置有控制器件，从而形成两个循环加热体系。
[0008]在一种实施方式中，上述汽化器上设置有汽体出口和气液出口，其中所述汽体出口连接所述重整器的进气口，所述气液出口连接其中一个所述燃料管道的进口；
[0009]另一所述燃料管道的进口连接所述氢气分离器的尾气出口。
[0010]在一种实施方式中，上述制氢系统还包括余热回收加热体系，该余热回收加热体系包括预热装置，所述预热装置内设有用于热交换的高温流体通道和冷却液通道；
[0011]所述反应模块的物料流道连接所述高温流体通道的进口；
[0012]所述醇水供应装置的醇水出口流出的甲醇水流经所述冷却液通道后送入所述汽
化器，以使低温的甲醇水被所述高温流体通道内的高温流体所加热。
[0013]在一种实施方式中，上述预热装置包括程控阀总成、氢气降温装置和尾气处理装置中的至少一个；
[0014]所述程控阀总成用于所述制氢系统的物料流动控制。
[0015]在一种实施方式中，上述程控阀总成包括两个作为控制器件的程控阀，分别为醇汽燃料阀和尾气燃料阀；
[0016]所述程控阀包括阀体，该阀体内开设有控制流道，该控制流道上设置有用于控制所述程控阀开闭的阀芯；
[0017]所述程控阀总成还包括醇气混合器，所述醇气混合器设置有第一进气口和第二进气口，其中第一进气口连接所述醇汽燃料阀的控制流道的出口，其中第二进气口连接所述尾气燃料阀的控制流道的出口，所述醇气混合器的出气口连接所述燃烧加热装置的燃料进口。
[0018]在一种实施方式中，上述燃烧加热装置包括两台加热炉，分别为内炉和设置在内炉周向外围的外炉；
[0019]所述醇气混合器的出气口有两个，分别为第一出气口和第二出气口，其中第一出气口连接所述内炉的燃料进口，第二出气口连接所述外炉的燃料进口。
[0020]在一种实施方式中，上述程控阀总成还包括内炉燃料阀和外炉燃料阀，其中所述内炉燃料阀设置在所述第一出气口和所述内炉的燃料进口之间，用于控制通入内炉的燃料量；
[0021]所述外炉燃料阀设置在所述第二出气口和所述外炉的燃料进口之间，用于控制通入外炉的燃料量。
[0022]在一种实施方式中，上述程控阀总成还包括尾气外排阀，该尾气外排阀的控制流道进口连接所述尾气燃料阀的控制流道进口，该尾气外排阀的控制流道出口连接外部燃烧器。在一种实施方式中，上述程控阀上还开设有阀体冷却流道，该阀体冷却流道与所述控制流道分隔开，该阀体冷却流道经过所述阀芯，该阀体冷却流道形成所述冷却液通道；
[0023]所述程控阀总成内，所有所述程控阀的阀体冷却流道进口通过冷却液分配器连接所述醇水供应装置的醇水出口，所有所述程控阀的阀体冷却流道出口通过冷却液汇流器连接所述氢气降温装置的冷却液进口；
[0024]所述氢气降温装置的所述高温流体通道的进口连接所述氢气分离器的氢气出口。
[0025]在一种实施方式中，上述尾气处理装置的所述高温流体通道进口通过一个所述燃料管道连接所述氢气分离器的尾气出口，所述尾气处理装置的所述高温流体通道出口连接所述尾气燃料阀的控制流道进口。
[0026]本技术的有益效果是：
[0027](1)相对于现有技术，本技术通过将反应模块的物料中可燃气体引出作为燃料，摆脱或降低系统在冷启动阶段对外部能源的依赖；
[0028](2)充分利用反应模块内未转化为氢气的原料或者可燃副产物，既利用其化学能，又利用其热量；
[0029](3)通过反应模块导出的物料作为燃料对反应模块加热，实现循环加热，使得整个反应模块的热量快速累积，实现多级能量叠加使系统迅速升温，缩短冷启动时间；
[0030](4)当引入余热回收加热体系时，还将系统余热回收利用，实现甲醇水的快速升温，提高整个系统的热量利用率。
附图说明
[0031]图1为本技术的结构示意图；
[0032]图2为程控阀总成的结构示意图；
[0033]图3为程控阀的结构示意图，图中实心箭头示意阀体冷却流道内冷却液流向，空心箭头示意控制流道内的流体流向；
[0034]图4为程控阀阀芯的结构示意图；
[0035]图5为尾气处理装置的结构示意图；
[0036]图6为图5中m部放大图；
[0037]图7为汽化器的结构示意图；
[0038]图8为图7中A
‑
A剖视图；
[0039]图9为燃烧加热装置的结构示意图。
具体实施方式
[0040]本技术中，涉及物料流动的装置或模块之间的连接关系，均指以管道连接在相应的接口之间。
[0041]以下结合实施例和附图对本技术作进一步说明。
[0042本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种即时制氢系统，包括醇水供应装置(100)、反应模块，所述反应模块包括按照反应物料流向依次设置并连接的汽化器(200)、重整器(300)和氢气分离器(400)，所述氢气分离器(400)设有氢气出口和尾气出口，所述醇水供应装置(100)的醇水出口连接所述汽化器(200)的进液口，其特征在于：还包括用于为所述反应模块加热的燃烧加热装置(800)；所述反应模块的物料流道连接有两个燃料管道，两个所述燃料管道的进口分别连接所述反应模块的物料流道的不同位置，两个所述燃料管道的出口均连接所述燃烧加热装置(800)的燃料进口，两个所述燃料管道上分别设置有控制器件，从而形成两个循环加热体系。2.根据权利要求1所述的即时制氢系统，其特征在于：所述汽化器(200)上设置有汽体出口和气液出口，其中所述汽体出口连接所述重整器(300)的进气口，所述气液出口连接其中一个所述燃料管道的进口；另一所述燃料管道的进口连接所述氢气分离器(400)的尾气出口。3.根据权利要求2所述的即时制氢系统，其特征在于：还包括余热回收加热体系，该余热回收加热体系包括预热装置，所述预热装置内设有用于热交换的高温流体通道和冷却液通道；所述反应模块的物料流道连接所述高温流体通道的进口；所述醇水供应装置(100)的醇水出口流出的甲醇水流经所述冷却液通道后送入所述汽化器(200)，以使低温的甲醇水被所述高温流体通道内的高温流体所加热。4.根据权利要求3所述的即时制氢系统，其特征在于：所述预热装置包括程控阀总成(700)、氢气降温装置(600)和尾气处理装置(500)中的至少一个；所述程控阀总成(700)用于所述制氢系统的物料流动控制。5.根据权利要求4所述的即时制氢系统，其特征在于：所述程控阀总成(700)包括两个作为控制器件的程控阀，分别为醇汽燃料阀(760)和尾气燃料阀(730)；所述程控阀包括阀体(702)，该阀体(702)内开设有控制流道(703)，该控制流道(703)上设置有用于控制所述程控阀开闭的阀芯(701)；所述程控阀总成(700)还包括醇气混合器(780)，所述醇气混合器(780)设置有第一进气口和第二进气口，其中第一进气口连接所述醇汽燃料阀(760)的控制流道(703)的出口，其中第二进气口连接所述尾气燃料阀(730)的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洋，
申请(专利权)人：恩利氢能科技重庆有限公司，
类型：新型
国别省市：